清洁方案对热塑性正畸保持器表面粗糙度及光学性能的影响研究

《Clinical Oral Investigations》：Effects of cleaning protocols on surface roughness and optical properties of thermoplastic orthodontic retainers

本研究针对咖啡染色后热塑性正畸保持器的清洁难题，系统评估了机械清洁、化学清洁(Polident)和超声清洁三种方案对材料表面粗糙度(Ra、Rz、RSm)和光学透射率的影响。结果表明超声清洁能有效恢复透光率(UV-Vis)和表面形貌(SEM)，且对PET-G材料损伤最小，为临床保持器维护提供了优化方案。

　　

随着隐形矫治技术的普及，热塑性正畸保持器因其美观性和舒适度成为维持矫治效果的重要工具。然而，这类材料在长期使用过程中面临着一个严峻挑战：咖啡、茶饮等常见饮品中的色素成分会逐渐渗透到聚合物内部，导致保持器发黄变色，不仅影响美观，更可能改变材料表面特性。更令人担忧的是，不恰当的清洁方式反而会加速材料损伤——牙刷摩擦会产生微划痕，化学清洁剂可能残留沉积，这些微观变化将成为细菌滋生的温床，进而引发口腔炎症等问题。

为系统评估清洁方案的综合效应，南昌大学附属口腔医院的研究团队在《Clinical Oral Investigations》发表了最新研究成果。研究人员创新性地构建了标准化咖啡染色模型，通过精密仪器量化分析三种常用清洁方式（机械清洁、化学清洁和超声清洁）对PET-G（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯）保持器材料的关键性能指标影响。该研究首次将表面形貌学参数与光学性能变化进行关联分析，为临床清洁方案选择提供了科学依据。

关键技术方法包括：采用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)测定500nm波长下的透光率变化；使用表面轮廓仪定量分析Ra（平均粗糙度）、Rz（最大高度差）、RSm（轮廓不规则间距）三维参数；通过扫描电镜(SEM)在1000倍放大下观察表面微观结构。所有实验均设置未染色对照组、咖啡染色未清洁组及三种清洁处理组（n=10），采用GraphPad Prism 10.0进行统计学差异分析。

光学透射率分析

咖啡染色使保持器透光率显著降低（P<0.0001），证实色素沉积对光学性能的严重影响。三种清洁方式均能改善透光率，其中超声清洁组恢复效果最佳，与未染色对照组无统计学差异（P>0.9999）。机械清洁和化学清洁虽能部分恢复透明度，但仍显著低于对照组水平（P<0.05）。这表明超声清洁在去除色素的同时，最大程度保持了材料的光学特性。

表面粗糙度分析

咖啡染色导致Ra和Rz值分别飙升至11.11±7.36μm和85.06±38.26μm（P<0.0001），表明染色过程伴随表面结构破坏。三种清洁处理均能显著降低粗糙度参数（P<0.0001），其中超声清洁组的Ra（0.21±0.22μm）和Rz（5.43±3.78μm）值与对照组最为接近（P>0.9999）。特别值得注意的是，机械清洁组RSm值（103.83±48.68μm）显著低于超声组（349.76±221.4μm，P=0.0286），提示刷洗操作导致了表面纹理间距变化，这可能与牙刷摩擦产生的定向划痕有关。

3D表面形貌分析

三维重建图像直观展示了不同处理的表面特征：未染色组表面平整均匀；染色组出现大量裂纹和色素沉积；机械清洁组可见规律性划痕；化学清洁组残留颗粒状沉积物；而超声清洁组表面形貌与对照组高度相似。这些发现与粗糙度测量结果相互印证，证实超声清洁在维持表面完整性方面的优势。

扫描电镜观察

SEM图像进一步揭示了微观结构的差异：未染色组表面光滑完整；染色组存在斑块状沉积（红色箭头标示）；机械清洁组呈现线性擦痕（白色箭头）；化学清洁组有薄膜状残留（黄色箭头）；超声清洁组则显示出与未处理组相当的均匀表面结构。这些微观证据强有力地支持了超声清洁对材料表面保护的有效性。

该研究通过多维度检测证实，超声清洁能同时优化保持器的光学性能和表面特性，其空化效应可有效瓦解色素沉积而不损伤基体。相比之下，机械清洁虽然去污效果显著，但会引入不可逆的机械损伤；化学清洁则因残留问题限制其应用价值。研究人员特别指出，PET-G材料的性能响应存在品牌差异性，建议临床根据具体材料特性个性化选择清洁方案。尽管该研究未模拟唾液环境、微生物代谢等复杂口腔条件，但其建立的标准化评估体系为后续研究提供了重要范式。这项成果不仅为正畸患者保持器维护提供了实证指导，更推动了牙科材料表面工程研究向多参数协同评价方向发展。